Introduction

Creaform est présent partout dans le monde, et son siège est situé à côté de Québec City au Canada. Leur premier produit est un scanner 3D portable baptisé le HandySCAN qui sera présenté en 2005. Il est à l’époque vendu avec un logiciel appelé VXscan.

La mission de Creaform est de développer et produire des solutions de scanning 3D et de mesure 3D destinées aux professionnels. Grâce à son expertise et à sa large gamme de produits, Creaform accompagne ses clients pour créer, simuler, vérifier et collaborer en 3D.

Le 29 Octobre 2013 – AMETEK, Inc. (NYSE: AME) annonce le rachat de Creaform pour environ 120 millions de dollars. En 2013, Creaform avait un CA annuel d’environ 52 millions de dollars.

La gamme de scanners 3D portables Creaform est constituée de 5 gammes de produits : les Go!SCAN 3D, les HandySCAN 3D, les HandyPROBE, les MetraSCAN 3D et les MaxSHOT.

Parmi les scanners 3D portables Creaform, la gamme Go!SCAN 3D est la plus abordable. Elle comprend notamment les modèles de scanner 3D portables Go!SCAN 50 et Go!Scan 20.

• Le Go!SCAN 20 est adapté au scan 3D de petites pièces très détaillées. Il offre une résolution de 0.100 mm pour une surface de scan 3D de 143 x 108 mm. La taille des pièces recommandées pour ce scanner 3D est comprise entre 0.05 et 0.5 m. Son design et coloris est également légèrement différent du Go!SCAN 50.
• Doté d’une surface de scan 3D plus importante, le Go!SCAN 50 est idéal pour le scan 3D d’objets de taille moyenne à grande, avec une taille de pièces recommandées comprise entre 0.3 et 3.0 m. Le Go!SCAN 50 offre une surface de scan 3D de 380 x 380 mm, avec une résolution de 0.5 mm.

En plus des cas d’usages industriels (conception, prototypage, design/CAD, production et métrologie), les scanners 3D de la gamme Go!SCAN 3D sont adaptés à la préservation du patrimoine, l’éducation et la recherche, la réalité virtuelle ou encore l’impression 3D.

Aujourd’hui, nous prenons en main la solution rapide est flexible de Creaform pour le scan 3D de pièces de taille moyenne à grande, le Go!SCAN 50.

A la découverte du Creaform Go!SCAN 50 dans les bureaux de Creaform – AMETEK de Tokyo, Japon

Nous avons été invités par les équipes de Creaform de Tokyo à visiter leurs locaux, avec l’opportunité de pouvoir tester nous mêmes les dernières versions de leurs scanners 3D portables les plus connus : le MetraSCAN 750, le HandySCAN 700 et le Go!SCAN 50. Cet article se focalise sur notre essai du modèle le plus abordable de leur gamme, le Creaform Go!SCAN 50.

Le Creaform Go!SCAN 50 est un scanner 3D portable capable de produire rapidement des modèles 3D précis d’une grande variété d’objets. Ce scanner 3D professionnel utilise la technologie de scan 3D par lumière blanche structurée.

Lorsqu’il est allumé, le Go!SCAN 50 projette des flashes de lumière qui comportent un certain motif. Le motif en question est semblable à un grand « QR code » qui serait projeté par un vidéo-projecteur. L’objet cible à scanner en 3D déforme, par sa géométrie, le motif.

Deux caméras disposées sur le scanner 3D portable enregistrent le motif déformé, en le comparant au motif originel, et en déduisent ainsi les propriétés de la géométrie à la source de la déformation, c’est à dire la forme de l’objet. Ainsi, une capture 3D de l’objet en train d’être scanné est produite en temps réel.

Les données sont d’abord stockées sous forme d’un nuage de point coloré, qui est transformé en un maillage de polygones recouvert d’une texture (les couleurs de l’objet).

Synthèse des caractéristiques du Creaform Go!SCAN 50

Packaging

Le Creaform Go!SCAN 50 est accompagné d’une valise de transport rigide très résistante. Celle-ci est fermable à clé et dispose d’un intérieur rembourré d’une mousse épaisse pour protéger le scanner 3D pendant son transport.

Dans la valise de transport, on retrouve les principaux accessoires du Go!SCAN 50, en particulier son câble d’alimentation et de connection.

Ce câble se sépare en deux parties pour se brancher d’un coté à une prise de courant et de l’autre au port USB d’un ordinateur. Point important : en sortie du scanner 3D, il n’y a bien qu’un seul câble, ce qui améliore son ergonomie.

Processus de calibration

Ce système de scan 3D professionnel requiert une étape préalable de calibration. Cette calibration s’effectue grâce à un équipement spécifique, qui trouve sa place dans la partie supérieure de la valise de transport : une plaque de calibration.

Cette plaque de calibration est une boite plate en bois à la jolie finition laquée. Elle s’ouvre pour révéler une surface blanche parsemée de cibles noires. Le processus de calibration complet du Go!SCAN 50 prend moins de 2 minutes.

Il suffit de suivre pas à pas les instructions affichées par l’ordinateur dans le logiciel Creaform VXElements. VXElements est la solution d’acquisition proposée par Creaform pour tous ses scanners 3D.

Essai du Creaform Go!SCAN 50

Le capteur portable lui même pèse 950 g et se manipule facilement grâce à ses dimensions réduites de 150 x 171 x 251 mm. Le poids est distribué de façon ergonomique et équilibrée, avec les pièces les plus lourdes (capteur de couleur, projecteur et camera) disposés dans la partie basse du Go!SCAN 50.

La poignée est très confortable et agréable à prendre en main. Il reste cependant préférable d’avoir de grandes mains car elle est plutôt épaisse.

Le bouton qui permet de commencer à scanner se présente sous la forme d’une gâchette qu’il suffit de presser avec l’index. Un clic déclenche le processus de scan 3D, un second clic stoppe le scan.

Un câble unique est relié au corps du scanner 3D. Celui-ci se divise au bout de plusieurs mètres en deux parties : la première permet d’alimenter le Go!SCAN 50 en électricité, la seconde se connecte directement au port USB de l’ordinateur et permet de transférer les données.

Comparé à de nombreux concurrents, ce câble unique est un avantage important qui permet de préserver la portabilité du scanner 3D et sa mobilité pendant le processus de scan 3D d’un objet de grand dimensions.

Le Go!SCAN 50 se connecte à un ordinateur via un port USB 2.0. L’ordinateur portable dont nous avons disposé durant cette démonstration est de la marque HP. Il est généralement inclus dans les package proposés aux utilisateurs de solutions Creaform.

Cet ordinateur portable offre une très bonne capacité de calcul avec son OS Windows 7 de 64 bits, ses 32 Gb de RAM, son processeur Intel Core i7 et sa carte graphique Nvidia Quadro K1100M GPU.

Etant donné la performance nécessaire pour effectuer un scan 3D sans encombre, nous déconseillons fortement d’employer un ordinateur moins puissant. Windows 10 n’est pas encore supporté officiellement mais dans les faits de nombreux clients Creaform utilisent ce système sans soucis.

Cas d’usage en retro-ingénierie

Pour effectuer nos tests, nous avons commencé par scanner en 3D une petite pièce en plastique. Il s’agit de l’échantillon classique proposé par Creaform pour leurs tests. Cette pièce possède des caractéristiques semblables à une pièce mécanique technique, tout en présentant l’avantage d’être dans une matière facile à scanner.

Il s’agit en effet d’une couleur peu réfléchissante et d’une texture qui est généralement bien captée par les scanners 3D basés sur la technologie de lumière structurée.

Le scan 3D peut s’effectuer de deux façons différentes avec les Go!SCAN 3D (qu’il s’agisse du Go!SCAN 20 ou du Go!SCAN 50) : avec ou sans cibles.

1/ Sans cibles : le Go!SCAN 50 utilise les caractéristiques géométriques de l’objet pour orienter et positionner automatiquement précisément les différentes captures qu’il effectue. En raison de sa surface de scan 3D limitée, ce mode de scan 3D sans cible requiert que l’objet dispose au minimum d’une caractéristique géométrique distinctive (un trou, une tige, ou encore une saignée…) ou une texture spécifique par zone de scan (380 x 380 mm). Si ce n’est pas le cas, le logiciel VXElements n’est pas capable de connaitre le positionnement des données qu’il a capturé, et donc de générer le modèle 3D. Un bon exemple d’objet qui ne serait pas compatible serait par exemple un long tuyau ou une surface plate uniforme telle que le plateau d’une table. Pour des raisons techniques similaires il ne faut pas que l’objet possède un motif géométrique qui se répète plusieurs fois hors de la zone de capture maximale.

2/ Avec les cibles optionnelles : dans le cas ou l’objet à scanner ne dispose pas de caractéristiques géométriques distinctives, il est possible d’en créer artificiellement en employant les cibles fournies par Creaform. Il s’agit de petits stickers qui permettent au scanner 3D de se repérer sur l’objet à numériser. Ces cibles doivent être disposées sur l’objet de façon non répétitive. Ces cibles coûtent environ 10 centimes l’unité et il est recommandé de les disposer tous les 20 – 100 mm sur la surface de l’objet dans le cas du Go!SCAN 50. Notons qu’en raison de sa surface de scan 3D inférieure, le Go!SCAN 20 utilise des cibles sensiblement plus petites.

Dans notre cas, nous avons procédé au scan 3D de la pièce sans utiliser de cibles. Le scan 3D complet a été effectué en moins de 5 minutes et nous avons rapidement obtenu un modèle 3D de la surface complexe de la pièce.

Le logiciel Creaform VXElements est capable de fusionner en temps réel les scans 3D, ce qui signifie que le flux de données générées par le scanner 3D est automatiquement transformé en un unique fichier 3D, également appelé maillage (le « mesh » en Anglais).

Grâce à son algorithme de tracking VXElements peut facilement retrouver la position du scanner 3D dans l’espace et réaligner les données capturées même lorsque l’objet devant être scanné en 3D a été déplacé. Il est également possible à tout instant d’ajouter des données à un scan 3D déjà réalisé.

Le scanner 3D capture les données avec une résolution donnée qui peut ensuite être modifiée en fonction des besoins dans le logiciel. Un peu à la manière d’un fichier RAW dans la photographie il est ensuite possible de choisir la résolution d’export qui sera la plus adaptée, afin d’obtenir un temps de calcul plus rapide ou de se débarrasser d’informations inutiles.

Le Go!SCAN 50 est limité technologiquement à une résolution de 0.5 mm, il n’est donc pas utile de dépasser celle-ci dans le logiciel. Dans le cas du Go!SCAN 20 il est possible d’atteindre une résolution maximale de 0.1 mm.

A n’importe quel moment il est possible d’ajouter ou de retirer des données au scan 3D en fonction de l’étape de la capture, qui s’effectue « frame » après « frame », par flashes successifs très rapides. Cela est rendu possible par le très pratique arbre de scan 3D proposé à l’intérieur de VXElements, un peu à la manière d’un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur).

VXelements est le logiciel de base fourni avec tous les scanners 3D Creaform. Il permet d’effectuer la capture des informations 3D et de créer un fichier 3D consistant, tout en proposant les outils d’édition 3D basiques. VXmodel, VXtrack, VXinspect et VXremote sont des modules additionnels vendus en option.

VXinspect permet aux utilisateurs de réaliser des tâches d’inspection en juxtaposant modèles CAO et fichiers 3D scannés. Très utile pour le contrôle qualité et la rétro ingénierie.

VXmodel est un logiciel de post-traitement qui s’intègre directement dans VXelements. VXmodel permet de faire de la reconnaissance de « features » et de générer un fichier CAO directement lisible par ce type de logiciel (CATIA, SolidWorks, Inventor…).

Le module VXtrack a plusieurs applications telles que le guidage de robots et leur calibration, ou encore la gestion de processus d’assemblage complexes. Nous ne l’avons pas testé directement. Il est principalement destiné à la gamme de scanners 3D de la famille MetraSCAN 3D.

VXremote permet aux utilisateurs des scanners 3D Creaform d’accéder à leur données en temps réel même lorsqu’ils sont éloignés de l’ordinateur portable. VXremote s’affiche sur une tablette spécialement certifiée par Creaform.

Scan 3D de visage

Après notre test en situation de rétro ingénierie, l’équipe d’Ametek s’est proposée pour scanner en 3D mon visage. Même si ce n’est pas l’application la plus conventionnelle pour ce scanner 3D, celle-ci rentre tout de même dans ses capacités.

Nous avons obtenu un résultat rapide qui démontre l’interêt d’utiliser le Go!SCAN 50 pour réaliser des scans 3D corporels.

La texture 3D générée par le capteur couleur du Go!SCAN 50 est de bonne qualité grâce à sa résolution comprise 50 et 150 dpi, codé sur 24 bits. Comme tous les scanners 3D à technologie de lumière structurée, le Go!SCAN 50 a rencontré des difficulté pour le scan 3D de la chevelure.

Pour ce genre de situation complexe, il est généralement recommandé de les laquer ou humidifier afin d’en faire une masse compacte.

Conclusion

Le Go!SCAN 50 est un scanner 3D portable flexible et rapide, qui permet de répondre à une large gamme de cas d’usages professionnels. Ce scanner 3D portable est également adapté à des applications professionnelles telles que art, architecture, jeux vidéos, réalité virtuelle, médecine ou encore impression 3D.

Le Go!SCAN 50 est capable de capturer en couleur une grande variété de sujets pourvus qu’ils ne soient pas trop petits. Avec son câble unique il est plus pratique à manipuler que ses concurrents, peu nombreux sur le créneau des scanners 3D portables à usage industriel.

Selon nous, son avantage comparatif tient surtout aux capacités très avancées de son logiciel VXElements et aux modules optionnels disponibles. Il est toutefois important de noter que notre expérience avec le Go!SCAN 50 se limite à une prise en main et des tests encadrés par les équipes Creaform.

Le Go!SCAN 50 est quasi-seul sur le segment du marché des scanners 3D à usage industriel haut-de-gamme et il offre un niveau de performance très intéressant pour répondre à des besoins de professionnels exigeants.

Pour les utilisateurs à la recherche d’une résolution plus élevée mais sur des pièces de plus petites dimensions, le Go!SCAN 20 est une excellente alternative dans la même gamme de prix. Dans la cas où une performance encore plus élevée serait requise, nous recommandons sans réserve le HandySCAN 700 et la gamme MetraSCAN 3D du même fabricant. Le ticket d’entrée est alors cependant beaucoup plus élevé et la capture de textures n’est pas disponible.